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文档介绍
2020学年高中物理 1.8 电容器与电容 学案(人教版选修3-1)
1.8 电容器与电容 学案(人教版选修3-1) 一、电容器 1.构造:彼此绝缘而又相互靠近的两个________,就构成一个电容器. 2.功能:(1)充电:把电容器的两个极板与电源的正负极相连,就能使两个极板上带上____________,这个过程叫做电容器充电. (2)放电:用导线把充电后的电容器的两个极板接通,两个极板上的________就会________,电容器失去了电荷,这个过程叫做放电. 3.带电荷量:充电后________的带电荷量的绝对值叫做电容器的带电荷量. 答案 1.导体 2.(1)等量的异种电荷 (2)电荷 中和 3.任意一个极板 二、电容 1.定义:电容器所带的________与电容器两极板间的________的比值,叫做电容器的电容. 2.公式表达:C=____________ 3.单位:在国际单位制中的单位是:____________.给电容器带上1库仑的电荷量,如果两极板间的电势差是1伏,这个电容器的电容就是____________,即=1法拉. 符号:F,1 F=1 C/V.更小的单位还有____________和______.换算关系:1 F=________μF=______pF. 4.物理意义:表示电容器容纳________的物理量. 5.标量:只有大小,没有方向. 答案 1.电荷量Q 电势差U 2. 3.法拉 1法拉 微法 皮法 106 1012 4.电荷本领 三、平行板电容器的电容 理论分析表明,平行板电容器的电容跟两极板的____________成正比,跟两极板间的__________成反比.公式表达成C=____________,式中k是静电力常量,εr是一个常数,与电介质的性质有关,称为电介质的相对________. 答案 正对面积S 距离d 介电常数 四、常用电容器 1.从构造上看:可分为________电容器和________电容器. 2.额定电压:电容器的外壳上标的是工作电压,也称为额定电压.还有一个电压称为击穿电压,加在电容器上的电压若超过这个值,电介质会被击穿,电容器会损坏.额定电压________击穿电压(填“大于”“等于”或“小于”). 答案 1.固定 可变 2.小于 一、电容器 电容 [问题情境] 照相机的闪光灯,在不到 s的短暂时间内发出强烈闪光,瞬时电流很大,各种电池都不能承受.在实际中,常常用电容器帮助闪光灯实现它的功能.什么是电容器?它是怎样帮助闪光灯完成它的功能的? 1.一个简单的电容器由哪几部分构成? 2.什么是电容器的充电和放电? 3.电容器的电容是怎样定义的? 答案 1.电容器由两个极板和极板间电介质构成; 2.使电容器两个极板分别带上等量异号电荷的过程叫做充电;使两极板上的电荷中和,电容器又不带电了,这个过程叫做放电. 3.电容采用了比值定义法,把电荷量Q与两极板间电势差U的比值,定义为电容. [要点提炼] 1.电容器所带的电荷量是指____________________________. 2.电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的______________,叫做电容器的电容,用C表示电容,则有C=__________,单位__________,简称__________,符号是__________. 答案 1.任意一个极板所带电荷量的绝对值. 2.比值 法拉 法 F [问题延伸] 1.我们不能根据电容的定义式说电容C与Q成正比、与U成反比,电容C由电容器本身的性质决定,与Q、U的大小无关.公式还可表示为C=. 2.“电容就是电容器的简称”,这种说法对吗? 答案 2.电容器是一个元件(或物体)的名称;而电容是一个物理量,描述的是电容器容纳电荷的本领强弱. 二、平行板电容器的电容 常用电容器 [问题情境] 水缸盛水的本领,由水缸本身决定,与水缸是否盛了水无关,与水缸盛水的多少也无关,同样道理,电容表征的是电容器容纳电荷的本领,由电容器本身决定,与电容器是否带电和带电荷量的多少无关.那么电容与电容器本身的哪些因素有关呢? 1.静电计和验电器的功能相同吗? 2.由演示实验甲、乙、丙得到的结论分别是怎样的? 答案 1.静电计是用来测电势差的仪器,验电器是检验电荷有无的仪器,功能不同. 2.甲:根据正对面积S越小,电势差U越大,表示电容C越小. 乙:根据d越大,电势差U越大,表示电容C越小. 丙:插入电介质,电势差U减小,表示电容C增大. [要点提炼] 平行板电容器的电容的决定式C=. [问题延伸] 1.(1)平行板电容器内部是匀强电场,E=;(2)电容器所带电荷量Q=CU. 2.C=与C=的比较:(1)C=是定义式,对某电容器Q∝U,但不变,该式反映容纳电荷的本领.(2)C=是决定式,平行板电容器C∝εr,C∝S,C∝,该式反映影响电容大小的因素. 例1 下列关于电容的说法正确的是( ) A.电容器简称电容 B.电容器A的电容比B的大,说明A所带的电荷量比B多 C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器所带的电荷量 D.由公式C=知,电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比,与电容器所带的电荷量成正比 解析 电容器和电容是两个不同的概念,A选项错;由C=得Q=CU,可见电容器的电荷量与C和U两个物量有关,所以C大,Q不一定大,B选项错误;电容C的大小与Q、U无关,公式C=仅能说明Q与U的比值恒定,D选项错误. 答案 C 总结 正确理解电容器、电容这两个不同的物理概念是分析本题的前提和关键. 变式训练1 对于某个给定的平行板电容器,下列图中能够恰当地描述其所带电荷量Q、两极板间电压U、电容C之间相互关系的是( ) 答案 BCD 解析 因为电容器的电容C与它所带的电荷量Q、两极板间的电压U无关,只跟它本身的形状、两极板间距离、正对面积、两极板间所充的电介质有关,所以凡是表示C随U或Q变化而变化的图线都是错误的.对于给定的电容器,C=是不变的,反映在Q-U图象上是图线的斜率不变,正确选项为B、C、D. 【例2】 如图1所示,用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U,现使B板带正电,则下列判断正确的是( ) 图1 A.增大两极板之间的距离,静电计指针张角变大 B.将A板稍微上移,静电计指针张角将变大 C.若将玻璃板插入两板之间,则静电计指针张角变大 D.若将A板拿走,则静电计指针张角变为零 解析 电容器上所带电荷量一定,由公式C=,当d变大时,C变小.再由C= 得U变大;当A板上移时,正对面积S变小,C也变小,U变大;当插入玻璃板时,C变大,U变小;当将A板拿走时,相当于使d变得更大,C更小,故U应更大,故选A、B. 答案 AB 变式训练2 将例2中静电计换为接在两极板上的电源: (1)只增大极板间距离,板间场强怎么变化? (2)只减小正对面积S,电容器带电荷量怎么变化? 答案 (1)减小 (2)减少 解析 两极板与电源相连,极板间的电压U不变. (1)由E=得,增大极板间距离,场强E减小. (2)由C=知,只减小极板正对面积S,电容C减小,再据Q=CU可知,电容器带电荷量减少. 【即学即练】 1.关于电容器的电容C、电压U和所带电荷量Q之间的关系,以下说法正确的是( ) A.C由U确定 B.C由Q确定 C.C一定时,Q与U成正比 D.C一定时,Q与U成反比 答案 C 解析 电容器的电容C由电容器本身决定,与电压U和所带电荷量Q无关,根据C=可知,选项C正确. 2.对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确的是( ) A.将两极板的间距加大,电容将增大 B.将两极板的间距加大,极板所带电荷量将增大 C.将两极板平行错开,使正对面积减小,电容将减小 D.将两极板平行错开,使正对面积减小,极板所带电荷量将减小 答案 C 解析 由C=知,当d增大时,C将减小;当两极板平行错开时,S减小,故C将减小;由Q=CU可知带电荷量Q与C、U两个量有关,知道C的情况不知U的情况不能确定Q的变化. 3.平行板电容器充电后不断开电源,逐渐增大两极板的正对面积,则下列说法正确的是( ) A.电容器电容将逐渐增大 B.两极板间的电场强度将逐渐增大 C.两极板间电压将保持不变 D.两极板所带的电荷量不变 答案 AC 解析 若电容器与电源连接不断开,则两极板间电势差恒定,两极板间距离也不变,故场强大小也不变;而电容器电容随着正对面积的增大而增大,极板所带的电荷量随着电容增大也增大. 4.有一充电的平行板电容器,两板间电压为3 V,使它的电荷量减少3×10-4C,于是电容器两极板间的电压降为原来的,此电容器的电容是多少?电容器原来的带电荷量是多少? 答案 150 μF 4.5×10-4C 解析 由C===1.5×10-4F=150 μF 由Q=CU可知 Q=1.5×10-4×3 C=4.5×10-4C.查看更多